kubernetes pod termination pending

在将k8s从1.7.9 升级到1.10.2 之后,发现删除pod一直处于terminating状态, 调查发现删不掉的pod都有一个特点就是pod yaml中command部分写错了,如下所示:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: bad-pod-termation-test
spec:
  containers:
    - image: nginx
      command:
      - xxxx
      name: pad-pod-test

可以看到此时pod中的command为一个不存在的命令,创建该yaml后会返回如下状态:

% kubectl get pods 
NAME                     READY     STATUS              RESTARTS   AGE
bad-pod-termation-test   0/1       RunContainerError   0          20s

在宿主机上docker ps -a 可以看到对应的docker是处于Creted状态的(无法正常启动的状态),因为pod起不来会重试,所以有多个docker实例:

CONTAINER ID        IMAGE                              COMMAND                  CREATED              STATUS              PORTS               NAMES
b66c1a3de3ae        nginx                              "xxxx"                   9 seconds ago        Created                                 k8s_pad-pod-test_bad-pod-termation-test_default_7786ffea-7de9-11e8-9754-509a4c2d27d1_3
148a312b89cf        nginx                              "xxxx"                   43 seconds ago       Created                                 k8s_pad-pod-test_bad-pod-termation-test_default_7786ffea-7de9-11e8-9754-509a4c2d27d1_2
6414f874ffe0        k8s.gcr.io/pause-amd64:3.1         "/pause"                 About a minute ago   Up About a minute                       k8s_POD_bad-pod-termation-test_default_7786ffea-7de9-11e8-9754-509a4c2d27d1_0

此时删除pod就会看到pod一直处于termianting状态,只能用kubectl delete pods bad-pod-termation-test –grace-period=0 –forece强制删除,但是强制删除是官方所不建议的,可能会造成资源的泄露,这种方案肯定不是长久之计。
调高kubelet的日志级别仔细查看发现kubelet一直输出一条可疑log:

I0702 19:26:43.712496   26521 kubelet_pods.go:942] Pod "bad-pod-termation-test_default(9eae939b-7dea-11e8-9754-509a4c2d27d1)" is terminated, but some containers have not been cleaned up: [0xc4218d1260 0xc4228ae540]

也就是说container没删干净,kubelet在等待container被删除。上面log打印的是指针,也就是存放container信息的变量地址,不过可以猜出这就是pod对应的container,手动docker rm上面两个created状态的container之后,pod马上就被删除不可见了,怀疑kubelet本身存在某些bug导致Created状态的container某些资源无法释放,为什么会这样呐?
查看代码发现kubelet会有一个PodCache来保存所有的pod信息,每创建一个pod就会向其中添加一条记录,且只有在container删除的时候才会将对应的cache清空,对应的cache清空后才能删除pod。

之前的环境中为了方便debug将container退出后的尸体都保存了下来,在kubelet中设置–minimum-container-ttl-duration=36h flag来保存容器尸体,该flag已经是deprecated状态了,官方不建议使用,建用–eviction-hard 或 –eviction-soft来代替,因为在1.7.9中minimum-container-ttl-duration还是可以正常使用的,倒也没在意deprecated的提醒,并且在1.10.2也同样设置了该flag,导致cache无法清空,进而无法删除pod。

按照上面的分析只有删除了container,pod才可以删除,那么设置了flag minimum-container-ttl-duration来保留container的后果岂不是所有的pod都无法删除吗?为什么之前正常的pod可以被删除?难道是正常pod的container尸体都被删了? 做了一下测试,果然删除正常pod之后容器尸体立马也被删除,设置minimum-container-ttl-duration压根没起作用,但是对于上述yaml创建的异常pod反倒起作用了,Created状态的container,直到minimum-container-ttl-duration之后才被删除。
虽然比较奇怪,但在一个deprecated的flag上面发生任何问题都是可以原谅的,官方已经明确声明不建议使用了,只能去掉该flag避免问题的出现.下了master分支最新的代码重新编译试了一下,版本如下,发现无论设不设置该flag,都会立即删除pod的container, 所以pod pending在terminating状态的问题就不存在了。

% kubectl version  
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"8", GitVersion:"v1.8.2", GitCommit:"bdaeafa71f6c7c04636251031f93464384d54963", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2017-10-24T19:48:57Z", GoVersion:"go1.8.3", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"10+", GitVersion:"v1.10.2-dirty", GitCommit:"81753b10df112992bf51bbc2c2f85208aad78335", GitTreeState:"dirty", BuildDate:"2018-07-02T11:03:02Z", GoVersion:"go1.9.7", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

那现在就剩一个问题了:在1.7.9的版本中设置了minimum-container-ttl-duration为什么可以正常删除pod? 为什么能够既保留容器尸体又能删除pod,通过查阅源码发现k8s通过调用PodResourcesAreReclaimed来判断资源是否回收,只有资源全部回收才可以删除pod,在1.7.9的实现代码如下,依次判断是否有正在运行中的pod,volume是否清空,sandbox(也就是pause)容器是否清理:

func (kl *Kubelet) PodResourcesAreReclaimed(pod *v1.Pod, status v1.PodStatus) bool {
    if !notRunning(status.ContainerStatuses) {
        // We shouldnt delete pods that still have running containers
        glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, but some containers are still running", format.Pod(pod))
        return false
    }
    if kl.podVolumesExist(pod.UID) && !kl.kubeletConfiguration.KeepTerminatedPodVolumes {
        // We shouldnt delete pods whose volumes have not been cleaned up if we are not keeping terminated pod volumes
        glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, but some volumes have not been cleaned up", format.Pod(pod))
        return false
    }
    if kl.kubeletConfiguration.CgroupsPerQOS {
        pcm := kl.containerManager.NewPodContainerManager()
        if pcm.Exists(pod) {
            glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, but pod cgroup sandbox has not been cleaned up", format.Pod(pod))
            return false
        }
    }
    return true
}

而在v1.10.2中的实现如下:

func (kl *Kubelet) PodResourcesAreReclaimed(pod *v1.Pod, status v1.PodStatus) bool {
    if !notRunning(status.ContainerStatuses) {
        // We shouldnt delete pods that still have running containers
        glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, but some containers are still running", format.Pod(pod))
        return false
    }
    // pod's containers should be deleted
    runtimeStatus, err := kl.podCache.Get(pod.UID)
    if err != nil {
        glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, Error getting runtimeStatus from the podCache: %s", format.Pod(pod), err)
        return false
    }
    if len(runtimeStatus.ContainerStatuses) > 0 {
        glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, but some containers have not been cleaned up: %+v", format.Pod(pod), runtimeStatus.ContainerStatuses)
        return false
    }
    if kl.podVolumesExist(pod.UID) && !kl.keepTerminatedPodVolumes {
        // We shouldnt delete pods whose volumes have not been cleaned up if we are not keeping terminated pod volumes
        glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, but some volumes have not been cleaned up", format.Pod(pod))
        return false
    }
    if kl.kubeletConfiguration.CgroupsPerQOS {
        pcm := kl.containerManager.NewPodContainerManager()
        if pcm.Exists(pod) {
            glog.V(3).Infof("Pod %q is terminated, but pod cgroup sandbox has not been cleaned up", format.Pod(pod))
            return false
        }
    }
    return true
}

可以看出1.7.9中资源回收的逻辑与1.10.2中的不太一样,v1.10.2增加了判断cache是否为空的逻辑,上面说过只有在容器被删除之后才清空cache,1.7.9中设置了minimum-container-ttl-duration之后不会清理退出的container尸体,所以cache也未清空,其实在这种情况下是存在资源泄露的。为了验证这个结论,专门在1.7.9的PodResourcesAreReclaimed method中也加入了cache是否为空的判断逻辑,果然出现了一直pending在terminating状态的情况。  

回到我们设置 minimum-container-ttl-duration flag的初衷: container退出后保留信息方便debug,回溯状态,那如果不使用这个flag该怎么办哪?去哪里找逝去的信息? 官方的文档中对 minimum-container-ttl-duration 有句描述是`deprecated once old logs are stored outside of container’s context`,将来可能会将log保存到容器外面,但是目前显然是没有实现的。另外做了几次实验之后发现只要不手动删除pod,对应的container尸体就会一直保存下来,如果有多个退出实例尸体,不会每个实例都保存,但至少会保存一个退出实例,可以用来debug。反过来思考,如果保存每个退出实例,其实是将容器运行的上下文都保存下来了,如果一个container在writable layer写入大量的数据的话,会导致占用大量磁盘空间而不能释放,所以尽量不要保存太多退出实例,官方的保留的退出实例个数一般情况下debug就够用了,对于额外信息的保存就需要通过远程备份的方式来实现了。